Кинетические методы анализа характеризуются высокой точностью и поэтому часто используются при определении малых и ультрамалых содержаний ( до 10-8 – 10-6 мкг) . Особенно эффективным оказалось применение кинетических методов для определения микропримесей в чистых и сверхчистых веществах и материалах.
В настоящее время известны десятки каталитических реакций, с помощью которых могут быть определены свыше 40 элементов периодической системы. Характеристика некоторых из них приведена в таблице 1.
Таблица 1.
| Элементы | ЧувствительностьМинимальная концентрация открываемый минимум, мкг мкг/ мл | |
| Ванадий | 10-4 | - |
| Вольфрам | 10-3 | - |
| Железо | - | 10-4 |
| Золото | - | 10-5 |
| Иод | - | 10-5 |
| Кобальт | - | 10-6 |
| Магний | - | 100 |
| Марганец | - | 10-5 |
| Медь | 10-4 | - |
| Молибден | 10-4 | - |
| Ниобий | - | 0,5 |
| Осмий | - | 10-3 |
| Палладий | 10-2 | - |
| Платина | 10-2 | - |
| Рений | - | 10-3 |
| Ртуть | - | 10-2 |
| Рутений | - | 10-3 |
| Свинец | - | 10-2 |
| Селен | - | 10-5 |
| Сера | - | 10-4 |
| Серебро | - | 10-5 |
| Тантал | 10-2 | - |
| Теллур | - | 10-2 |
| Титан | - | 0,5 |
| Торий | 0,1 | - |
| Уран | 10-3 | - |
| Фтор | 2 | - |
| Хром | 10-3 | - |
| Цирконий | 1 | - |
Например, реакция иодида с пероксидом водорода без катализатора идет очень медленно:
H2O2 + 2H+ + 2I- = I2 + 2H2O
В присутствии следов молибдена, вольфрама, циркония, гафния, ниобия, тантала и других элементов она проходит за несколько минут. Скорость реакции легко определяется по возрастанию оптической плотности иодкрахмального раствора в единицу времени. Чувствительность реакции достаточно высока ( см. табл. 1).
Интересны каталитические эффекты в реакции (6) взаимодействия мышьяковистой кислоты с солями церия (IV), которая катализируется осмием, рутением и иодидом. Исследование показало. Что скорость этой реакции, катализируемой осмием, не зависит от концентрации церия, но увеличивается с ростом концентрации мышьяковистой кислоты. Если в качестве катализатора выступает рутений, скорость реакции (6) перестает зависеть от концентрации мышьяковистой кислоты, но увеличивается с концентрацией церия.Эти возможности церий-арсенитной реакции открывают возможность определения осмия и рутения в одном растворе без предварительного разделения. По скорости реакции в растворах с увеличивающейся концентрацией церия можно определить рутений, а по скорости реакции при возрастающей концентрации мышьяковистой кислоты найти содержание осмия.
С помощью кинетических методов анализа в большинстве случаев определяется не общая, а равновесная концентрация реагирующих веществ. В связи с этим кинетические методы успешно применяются для изучения различных равновесий в растворах (комплексообразование, кислотно-основное взаимодействие и др.).
Наиболее ценной особенностью кинетических методов является возможность определения элементов при их содержании 10-8 – 10-6 мкг, что превосходит соответсвующую характеристику спектрального, спектрофотометрического, потенциометрического и многих других методов анализа. Анализ с помощью кинетических методов выполняется быстро и просто, без применения сложных приборов. Кинетическим методом можно определить свыше 40 элементов периодической системы с погрешностью, не превышающей ± 10 % (отн.). В некоторых случаях кинетические методы обладают достаточной специфичностью, однако, как правило, их специфичность невысока. Специфичность каталитических реакций повышают путем маскировки каталитически активных примесей при введении в анализируемый раствор соответствующих реагентов.
Кинетичекий метод можно применять для определения двух компонентов в смеси, в частности двух органических веществ, например, двух органических пероксидов. Определение возможно только в том случае, когда константы скорости реакций обоих веществ с реагентами значительно различаются. Исследуют скорость взаимодействия обоих пероксидов, например, с раствором иодида калия; о скорости реакции судят по количеству выделившегося иода. График зависимости концентрации иода ( обнаруживают посредством крахмала) от времени протекания реакции состоит из двух участков с различным наклоном. Измерив тангенсы углов наклона α1 и α2, можно найти содержание каждого компонента, пользуясь тем, что тангенсы углов наклона пропорциональны содержанию каждого вещества.
Применяя специальные методы обработки результатов, находят содержание двух компонентов смеси и при близких скоростях обеих реакций.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алесковский В.Б., Бардин В.В., Бойчинова Е.С и др. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство. – Л.: Химия, 1988.
2. Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа / Под ред. О.М. Петрухина. – М.: Химия, 2001.
3. Васильев В.П. Аналитическая химия. Книга 2.- Физико-химические методы анализа. – М.: Дрофа, 2002.
4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1989
Основы аналитической химии / Под ред. академика Ю.А. Золотова. - М.: Высшая школа, 2002. Кн. 1, 2.
5. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. – М.: Химия, 1990. Т. 1, 2.
6. Юинг Д. Инструментальные методы анализа. – М.: Мир, 1989.